автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Установившиеся и переходные режимы, структура управления асинхронизированными турбогенераторами с кососимметричной системой обмоток возбуждения

РГ6 од

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ «ЕДБРАЦИИ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ВНИИЭ)

На правах рукописи УДК 621.313.332-81

Шапиро Татьяна Валентиновна

УСТАНОВИВШИЕСЯ И ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИШ, СТРУКТУРА УПРАВЛЕНИИ СИНХРОНИЗИРОВАННЬШ ТУРБОГЕНЕРАТОРАМИ С, НОСССИШЕТРЙЧНОЯ СИСТЕМОЙ.ОЕМОТОК ВОЗБУЖДЕНИЯ

Специальность 05.09.01. - электрические малины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иэсква 1993

- г -

Работа выполнена в Научно-исследовательской институте ■электроэнергетики (ВНИИЭ),

Защита состоится 8 июня 1993г. в 14 час. на заседании специализированного Совета К. 144.07.01 Научно-исследовательского института электроэнергетики (ВНИИЭ).

Отвыв о данной работе в двух экземплярах (заверенные печатью) просим направлять по адресу: 115201, Москва, Каширское воссе, 22, корп. 3, ВНИИЭ.

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке ВНИИЭ.

Автореферат разослан"__1093г.

Ученый секретарь специализированного Совета

Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лабунец И. Д.

доктор технических наук, профессор Мамиконянц Л. Г, кандидат технических наук, доцент Котеленец Н. Ф. БНИИэлектромаш, г. Санкт-Петербург

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

канд. техн. наук, доцент

А. К Мясников

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современная тенденция развития

энергетики состоит в отрешении к сбалансированности энергорайонов. повыиении лзделнссти энергоснабжения потребителей. Важное место в стратегии развития .электроэнергетики занимают проблемы повышения управляемости, устойчивости, рационального резервирования возбуждения генераторов. Одним из эффективных средств репения -^их проблем является применение турбогенераторов асинхрокизированного (АС-) типа Эффективность применения АС-турбогенераторов подтверждается опытом успешной эксплуатации в система "Львовэнерго" (Бурштынокая ГРЭС) сначала (с 1985г.) опытно-лромшлеиного, а с i991 г. и головного образца серии турбогенераторов типа АСТГ-200-2УЗ мощностью 200 МВт. На основании решения НТС Минэнерго СССР (N 96 от 21.12.83) разработана "Концепция применения асинх-ронизированных турбогенераторов в ЕЭС СССР". Реализуется Отраслевая научно-техническая программа ОНШ 0.03, пп. 06.01.08, 06.01. 09, предусматривающая развитие этого направления.

»АС-турбогенераторы типа ACTF-2CO обладает рядом важных свойств: етроким диапазоном регамэв по реактивной мощности, повышенной статической и динамической устойчивостью, высокой степенью живучести. Эти положительна качества обусловлены, прежде всего, наличием двух ортогональных обметок возбуждения (ОВ), позволяющих осуществлять эффективное управление генератором. В последнее время сильны тенденции к упрощению конструкции турбогенераторов при дальнейшем повьгаении их эксплуатационной надежности, к созданию турбогенераторов больших мощностей с полностью воздушным охлаждением. В турбогенераторах АС-типа это возможно обеспечить за счет отказа от использоаания установивсихся режимов работы со сколькением ротора и, вследствие этого, некоторого упрощения структуры системы возбуждения, йзвыэ перспективы в создании АС-турбогенераторов открывает переход к кос©симметричным структурам 03 - возможность повышения чдиничной модности, упрощение системы охлаждения. С другой стороны, реализация таких

структур порождает новые научно-технические задачи. Попытка, предпринятая фирмой Parsons (Англия) Солее десяти лет назад, по реализации турбогенератора такого типа мощностью 500 МВт (ОВ под углом 60 эл. град) не была завершена. Вместе с тем, расчеты НПО "Электротяжмаш" показали, что на основе современных технологий реализация генераторов с тосооимметричными ОВ вполне достижима В настоящее время на разных этапах находится процесс создания турбогенераторов с использованием кососимметричных структур ОВ, в их числе: АС-турбогенератор типа АСТГ-800 (с полностью водяным охлаждением), турбогенератор типа ТАП-220 (с полностью воздушным охлаждением), АС-турбогенератор типа T3BA-320 (с полностью водяным охлаждением). Работы выполняют ряд организаций: лпэо "Электросила", НПО, "Электротяжмаш", ВНИИЭ, НПО "Уралзлектротяжмаш", Украинский институт "Энергосетьпроект" и др.

Целью работы является исследование установившихся и переходных режимов АС-турбогенераторов, создаваемых с применением кососимметричной структуры ОВ, и разработка на этой основе структуры управления и рекомендаций по веденй» режимов.

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

- разработка математической модели АС-турбогенератора с ка-сосимметричными ОВ;

- оценка и анализ статической устойчивости;

- оценка и анализ динамической устойчивости;

- оценка областей допустимых установившихся режимов работы (ОДР);

- исследование анормальных и аварийных режимов;'

- разработка рекомендаций по структуре управления;

- разработка рекомендаций по ведению режимов.

Методы исследования. Исследования проводились:

- методами математического моделирования на основе численного решения дифференциальных-уравнений;

- графоаналитическими . методами с использованием диаграмм режимов и векторных диаграмм.

К защите представляется:

1. Математическая модель ЛС-турбогенератора с кососим-

матричной системой обмоток воэбулщения, отличаюи^яся наличием эквивалентных параметров СВ и дополнительного уравнения для симметрирующей обмотки.

2. Результаты анализа статической и динамической устойчивости в зависимости от угла сдвига ОБ и с учетом симметрирующей обмотки.

3. Результаты исследования аварийных режимов при отказах в системах гоэбуядения и регулирования.

4. Рекомендации по закону управления и структуре автоматического регулятора возбуздания.

5. М?тоды обеспечения асинхронных неуправляемых режимов для АС-турОогенераторов с кососимметричными оа

6. Алгоритмы ведеиия режимов.

Научная новизна: ,

1. Разработана математическая модель АС-турбогенератора с кососимметричной системой обмоток возбуждения на основе дифференциальных уравнений Парка-Горева с применением' эквивалентных параметров ортогональных обмоток возбуждения.

2. Показано, что статическая устойчивость АОтурбогене-раторов с кососимметричной систешй обмоток возбуждения обеспечивается по всей области допустимых по току статора режимов работы при единой оптимальной настройке коэффициентов АРВ для углов сдвига оомоток в диапазоне от 30 эл. град, до 90 эл. г},ал.

3. Определено, что величина угла сдвига обмоток возбуждения, при которой обеспечивается практически одинаковый уровень динамической устойчивости во всем рабочем диапазоне режимов, находится в диапазоне от 60 эл. град, до 90 эл. град.

4. Разработаны закон управления и структура автоматического регулятора возбуждения для АС-турбогенератора с ко-сосимметричными ОВ, реализующего дополнительное координатное преобразование из ортогональной системы координат в кососим-метричную.

5. Показано, что возможно обеспечить удовлетворительные параметры асинхронного неуправляемого режима работы АС-турбогенератора с кососимметричной системой обмоток возбуждения при угле между ними 60 эл. град, применением дополнительной

короткоэамкнутой симметрирующая обмотки!

Практическая ценность.

1. Разработанная математическая модель дает возможность исследовать установившиеся ц переходные режимы для любых типов АС-турбогенераторов с кососимметричной структурой обмоток возбуждения.

2. Предложенные закон управления и структура АРВ использованы при создании АРВ для АС-турбогенераторов с косо-симметричными структурами ОВ типа АСТГ-800 и ТАЛ-220.

3. Разработанные методы анализа позволяют проводить оценку режимов работы турбогенераторов с различной степенью пространственной несимметрии обмоток возбуждения.

4. Рекомендации по ведению режимов АС-турбогенераторов на электростанции позволяют эффективно использовать преимущества турбогенераторов этого типа

Внедрение результатов работы.

1. Результаты исследований характеристик и ОДР АС-турбогенератора с кососишетричными обмотками возбуждения использованы в техническом проекте АС-турбогенератора'типа АСТГ-800-2УЗ. выполненном НПО "Электротяжмаш" совместно с ВНИИЭ, в том числе учтены рекомендации по структуре системы ОЕ

2. Предложенные йеры по обеспечении неуправляемых асинхронных режимов реализованы НПО "Уралэлектротяждаш" в системе возбуадения типа СТНР-275-8250-2УХЛ4.

. 3. Закон управления и структура'АРВ реализованы в разработанных ВНИИЭ совместно с НПО "Уралэлектротяжмаш" автоматических регуляторах возбуадения типа АРВ-АС-К, АРВ-АС-КМ.

4. Результаты расчетов режимов работы турбогенератора АСТГ-800 использованы Украинским институтом "Энергосетьпро-ект" для оценки технико-экономических показателей и масштабов применения АС:турОогенераторов типа А0ТГ-800 в ESC страна

б. Математическая модель АС-турбогенератора с кососим-метричными ОВ положена в. основу теоретических исследований при выполнении технического проекта турбогенератора повышенной управляемости типа ТАП-220-2УЗ НПО '¡Электротяжмаш", а также использована во ВНИИЭ.гри разработке комплекса прик-

ладных программ для расчета устойчивости энергосистем ДИСКУ. Комплекс ДИСКУ используется отделениями ВГШ и НИИ "Энерго-сетьпроект" для расчета режимов сложных энергбсистем.

Апробация работы.

По материалам диссертации сделаны доклады и сообщения: на 4 Республиканской научно-технической конференции "Современные проблемы энергетики" (Киев, октябрь 1385 г.), на XI 1,1 научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЕЧИИЭ (Москва, октябрь 1Й88 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании "Вопросы проектирования, исследования и производства мощных турба-, ' гидрогенераторов и крупных электрических машин" (.'¡ечинград, декабрь 1088 г.), на Республиканской научно-технической конференции "Перспективы развития электромашиностроения на Украине" (Харьков, 1988 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы электромеханики" (Москва, декабрь 1989 г.), на Всесоюзной конференции "Математическое моделирование в' энергетике. ЭНМО-90" (Киев, октябрь 1990 г.), на Международной конференции "International Conference on the Evolution and Modern Aspects of Synchronous Mashlnes" (Щорнх, П&ейцария, август 1991 г.), на заседании секши научно-технического Совета ВНИИЭ (Мэсква, январь 1993 г.)

Публикации. Материалы, отражайте основное содержание диссертации, опубликованы в 12 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 110 страниц основного текста, 49 рисунков. 3 таблицы, включает список использованной литературы из 176 наименований и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено состояние проблемы повышения надежности энергоснабжения потребителей и функционирования энергосистемы на основе повышения технико-экономических показателей оборудования электрических сетей и станций. Обосновывается актуальность задачи создания АС-турбогенераторов на основе кососимметричных структур ОВ, формулируется цель и

основные эадачи работа

Первая глава посвящена обзору достижений в области АС-турОогенерагоров. Теоретические разработки управляемьк АС ■машин, выполненные Бяоцким ЕЕ, Ботвинником ИМ., Важновым А. И., Городским Д. А., Шакаряном 1й Г. и др. явились основой для принятия принципиальных решений по структуре возбуждения И закону регулирования при создании первого в мировой практике АС-турбогенератора мощностью 200 МВт (эксплуатирующегося в настоящее время на Бурштынской ГРЭС). За рубежом также велись работы, направленные на создание подобного турбогенератора с двухосной структурой обмоток возбуждения (фирма Parsons, Англия), которые были остановлены из-за возникших технических трудностей. В настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом (Египет, Индия, Канада, Япония; продолжаются исследования в данном направлении.

Всесторонние исследования конструкции, разработка и создание первого в мире АС-турбогенератора проводились НИИ завода "Элёктротяжмаш", что отражено в трудах Зозулина CI Е , Карпмана Д. Б. , Кузьмина Е Е , Чоремисова И. Я и др. Решена проблема раамешеиия на роторе двух идентичных ортогональных обмоток возбуждения в габаритах турбогенератора мощностью 200 Шт. Усовершенствована конструкция торцевой зоны сердеч-* ника статора, что позволило снять тепловые ограничения по режимам потребления реактивной мощности. Исследования электромагнитных процессов в активной зоне массивных роторов, которые применяются в частности в АС-турбогенераторах, проводились Брынским Е. А., Данилевичем Я. Е , Вазовским Б. Я., (ВНИИэлектромаш), Намиконянцем Л Г. (ВНИИЭ), ' Асанбаевым Е Е , Постниковым И.Ы., Саратовым Е А. (Институт электродинамики АН Украины) и др. Области допустимых режимов работы, переходные' электромеханические процессы В' АС-турбогенераторах, вопросы управления, поддержания живучести исследовались Лабунцом И.А., Лэхматовым А.Е . Шапиро ЕЛ. (ВНИИЭ).

Обзор литературы показал следующее. Проведены всесторонние исследования АС-турбогенераторов с .ортогональной структурой ОВ; наиболее полно исследованы АС-турбогенераторы, имеющие одинаковые обмотки по осям d,q ротора (назовем их

"классическими" АС-турбогенераторами). Применение ортогональных обмоток неодинаковой мощности признано эффективным длякокпенсаторов, где обмотка меньшей мощности играет роль" управляющей обмотки при переходных процессах. Отработаны проверенные практикой методики и математические модели для исследования "классических" ЛС-турбогенераторов.

В результате обзора литературы установлено, что недостаточно проработаны вопросы, связанные с применением косо-симметричных структур ОВ в целях создания АС-турбогенераторов мощностью 320 МВт и выме и АС-турбогенератора мощностью 220 Мвт с полностью воздушным охлаждением в рамках действующей отраслевой программы. Очевидно, что требуемся провести исследования рабочих свойств АС-турбогенераторов с различной степенью пространственой несимметрии ОВ, оценку соответствия их технико-экономических параметров заданному уровню. В данной работе была поставлена и решалась задача исследования установившихся и переходных режимов АС-турбогенераторов с кососимметричными ОВ и на основе этого выдача рекомендаций по структуре возбуждения, управлению и обеспечению режимов работы. Имея вриду, что методики и программы для расчетов АС -турбогенератора с ортогональными ОВ апробированы практикой исследования, создания и эксплуатации ЛСТГ-200, была поставлена и решалась в диссертационной работе задача разработки математической модели АС-турбогенератора с кососимметричными ОВ, которая позволярт применять т? же методы и средства исследований.

Кривушкиным Л.Ф. . Чевычеловым Е А. (Украинский институт "Энергосетьпроект"), Козловым В. Н., Чуйко Е. Н. (ХШ1ГХ), исследована работа АС-турбогенераторов в энергосистеме, показано, что несмотря на удорожание стоимости изготовления (20Х) по сравнению с синхронными, выгодно заменять часть последних на асинхронивированные.

Сформулированы теоретические задачи, решение которых необходимо для практического создания АС-турбогенераторов с кососимметричными ОВ:

1. Нзобходимо разработать »©тематическую модель АС-турбогенератора с кососимметричными обмотками возбуждения.

предусматривающую задание угла сдвига ОВ, а также учитывающую наличие на роторе дополнительного короткозамкнутого контура, имитируюоого симметрирующую обмотку.

2. Требуется провести оценку и анализ статической и динамической устойчивости, областей допустимых режимов работы с целью определения допустимого предела изменения угла между ОВ, при котором сохраняются основные достоинства АС-турбогенераторов, оправдывающие их создание и применение.

3. На ' основе выполнения теоретических исследований нормальных и аварийных режимов работы и переходных процессов должны быть выданы рекомендации по структурам управления и возбуждения, ориентированные на практическое создание АС-турбогенераторов с кососимметричными ОВ.

Вторая глава посвящена разработке математической модели АС-турбогенератора о кососимметричными ОЕ Расчеты ряда типичных переходных режимов работы АС-турбогенераторов с орто- . тональной структурой ОВ обычно выполняются на основе обобщенной идеализированной математической модели (уравнения Парка-Горева), в которой реальные симметричные системы обмоток - трехфазная статора и двухфазная ротора - представляются эквивалентными двухфазными системами. Уравк?ния записываются в системе координат той части, которая содержит параметрическую несимметрию; при неодинаковых электромагнитных параметрах обмоток возбуждения уравнения записываются в осях (с1,4) ротора Действие вихревых токов в массивном сердечнике ротора такой модели имитируется симметричными системами контуров с постоянными параметрами.

Переход к неортогональным структурам ОВ, обусловленный чисто конструктивными ограничениями, приводит к целесообразности в некоторых случаях симметрирования ротора с помощью дополнительной симметрирующей обмотки, что должно быть также отражено в математической модели.

Система дифференциальных уравнений, записанная . для рассмотренной структуры .обмоток в осях (с!^), содержит составляющие, обусловленные взаимной индукцией неортогоиальных обмоток (а,Ь), и не является системой Парка-Горева в общепринятом смысле. Испольвуя условие отсутствия этих составляю-

щих, можно получить выражение, определяющее угловое положение ортогональной системы относительно косоугольной системы (а,Ь) и значения параметров эквивалентной системы обмоток возбуждения. При равенстве параметров ОВ взаимное

делятся через параметры исходных обмоток следующими соотношениями: гГ'Уз - гГ/( 1 +созж), гг'дэ - гГ/(1-созае), хГМз -хг"<з7( 1+сов эе), хГЪцэ - хг"б'/( 1-созае).

После замены переменных по приведенным соотношениям получены дифференциальные уравнения АС-турбогенератора с косо-симметричными ОВ, в которых вместо параметров ОВ стоят их эквивалентные значения в ортогональных осях.

Угол взаимного сдвига ОБ входит переменной величиной в выражения для эквивалентных параметров ОВ. Это позволяет задавать угол.сдвига обмоток и проводить исследования АС-турбогенераторов с любой степенью пространственной несимметрии.

Предложенный метод имитации кососимметричных систем обмоток возбуждения позволяет использовать для расчетов переходных и установившихся режимов работы АС-турбогенераторов с кососимметричными ОВ апробированные математические модели и программы, основанные на уравнениях Парка-Горева, а также выполнять аналитические исследования на основе сопоставления

электромагнитных параметров эквивалентных ортогональных систем обмоток симметричной и несимметричной структур.

Анализ особенностей управления возбуждением в сравнении с "классическим" вариантом АС-турбогенератора, а также сравнение математического описания позволили предложить следующую запись закона управления:

иГу - иГуО-КйСУ-Ккорр. /р(0-иГч)НКр рТ/(И-рТ)Р; уГх - иГхО-Ки(и-иО)-Яогр. (1; ¡Г). Заключение о работоспособности закона управления получено по результатам исследований, приведенных в главах 3 и 4.

Исследования статической устойчивости с варьированием угла смещения ОВ в диапазоне от 90 до 30 эл. град, выполнены численным методом Р-разбиений на примере АС-турбогенератора АСТГ-800 с учетом предложенного закона управления. Определена предельная наименьшая величина угла сдвига ОВ 30 эл. град., при котором обеспечивается статическая устойчивость постоянной настройкой автоматического регулятора возбуждения (АРВ) для всех режимов работы допустимых по нагреву статор-ной обмотки. Для АС-турСогекераторов, у которых угол сдвига ОВ находится в диапазоне от 30 до 0 эл. град, для поддержания статической устойчивости при принятом алгоритме управления следует изменять настройку коэффициентов обратной связи АРВ в зависимости от режима

Третья глава посвящена исследованию динамической устойчивости.- Динамическая устойчивость АС-турбогенераторов обеспечивается принудительным поворотом результирующего вектора м.д. с. относительно ¡физического положения ротора, осуществляемым перераспределением токов в ОЕ фи этом существует естественное ограничение максимальной величины этого вектора, форма которого непосредственно связана со структурой ОЕ Расчеты выполнены в сопоставлении с синхронным турбогенератором на примере АСТГ-ВОО и ТВВ-800 при условии одинаковой (двухкратной) форсировки напряжения :возбуждения, без применения специального аварийного регулирования.

Исследован мгновенный кратковременный сброс нагрузки с последующим ее восстановлением, вследствие, например, отключения от сети крупного энергопотребителя. ' Показано, что в

ряде случаев (например, при замене ТВВ-800 на АСТГ-800) можно отказаться частично либо полностью от применения такого средства поддержания устойчивости как аварийная импульсная разгрузка турбины.

Показано, что быстродействие регулирования реактивной мощности АС-турбогенератора с кососимметричными ОВ при принятом законе управления имеет преимущество перед синхронным турбогенератором в том случае, если угол сдвига ОВ находится в диапазоне от 90 до 60 эл. град. , хотя и уступает "классическому" варианту АС-турбогенератора^ Установлено, что при регулировании реактивной мощности из зоны глубокого потребления в сторону ее выдачи возможно установление конечного "повернутого" положения ротора с потерей управляемости по О и перегруженными по току ОВ, что потребует быстрой разгрузки турбогенератора по активной мощности.

Исследована устойчивость при трехфазном коротком замыкании длительностью 0,18 с вблизи шин электростанции, без АПВ и разгрузки по мощности, с последующим отключением одной ветви двухцепной линии. Вид и взаимное положение граничных кривых аслнхронизированного и синхронного турбогенераторов не имеют существенных отличий от известннх для "клсчссическо-го" варианта. Однако, выявлено, что при дальнейшем уменьшении величины угла между ОВ отностиельно 60 эл. град, происходит качественное изменение границы динамической устойчивости в зоне больших углов нагрузки. Это обусловлено неодинаковой величиной максимальной м. д. с. по продольной и поперечной осям ротора.

Изучено влияние симметричных (массив ротора) и несимметричных (симметрирующая обмотка) демпферных контуров на пределы динамической устойчивости в различных режимах. Положительное действие короткозамкнутых контуров основано на дополнительном асинхронном электромагнитном моменте, создаваемом ими. Отрицательное - на снижении эффективности регулирования за счет увеличения электромагнитной постоянной времени возбуждения. Наличие к. з. контура только в поперечной' оси ч ротора практически не влияет на электромагнитную постоянную времени возбуждения, поскольку осью возбуждения является

продольная ось <3, и поэтому влияние симметрирующей обмотки не тождественно влиянию массива

Установлено: 1) положительное влияние массива ротора проявляется в режимах выдачи 0 при отсутствии влияния симметрирующей обмотки ( работа оси <1 возбуждения); 2) ааметное суммарное положительное влияние массива и симметрирующей обмотки приходится на режимы работы с углом нагрузки в воне 100 эл. град, (зона работы оси ц возбуждения) за счет увеличения суммарного электромагнитного момента, создаваемого по поперечной оси; '3) отсутствие заметного эффекта в режимах глубокого потребления 0 из-за взаимной компенсации положительного и отрицательного воздействия массива ротора при отсутствии влияния симметрирующей обмотки. Показано, что наличие симметрирующей обмотки на роторе АС-турбогенератора с кососимметричной структурой ОВ полезно с точки зрения обеспечения динамической устойчивости турбогенератора на относительно постоянном уровне во всем рабочем диапазоне режимов.

Четвертая глава посвящена исследованию режимов работы при аварийном состоянии системы возбуждения и регулирования. Двухосная система возбуждения АС-турбогенераторов обуславливает повышенную живучесть при частичных и полных отказах в системе возбуждения еа счет возможности работы на одной ОВ и без возбуждения.

Для существования длительного асинхронного неуправляемого режима турбогенератора требуется полная электромагнитная симметрия ротора, это предполагает в случае АС-турбоег-нёратора с кососимметричной структурой ОВ осуществление мер по симметрированию ротора В частности, для АСТГ-800 с ОВ расположенными под углом 60 эл. град., целесообразно применение дополнительной короткозамкнутой обйотки. Симметрирующая обмотка может быть выполнена на меньшую, чем ОВ, мощность, а для выравнивания электромагнитный параметров всех трех обмоток ротора в асинхронном режиме'можно замыкать ОВ на добавочные активные или активно-индуктивные сопротивления.

Получена расчетная асинхронная характеристика для оим-метрированного указанным способом АСТГ-800. Максимальная

длительно допустимая по току статора активная нагрузка составляет Р-710 МВт (90 X номинальной)при потреблений реактивной мощности 0=530 ив. А и скольжении з>0,001б4 о. е.

Исследован установившийся асинхронный режим работы АСТГ-600 с полным и неполным симметрированием ротора, оценены параметры режима с точки зрения соответствия качества вырабатываемой электроэнергии требуемому ГОСТом.

Потеря возбуждения в одной обмотке возбуждения приводит к установлению нового режима по реактивной мощности и, как правило, к перегрузке по току оставшейся обмотки возбуждения, что требует немедленной разгрузки турбогенератора по активной мощности. Для АС-турбогенератора с кососимметричны-ми ОВ существенное значение имеет то, какая из ОВ отключается. При отключении "отстающей". ОВ в исходном режиме потребления 0 возможен переворот ротора сопровождающийся реверсом тока в оставшейся ОВ и установлением режима за пределами ОДР с одновременной потерей управляемости турбогенератора по реактивной мощности.

Устойчивость переходных процессов при потере и при восстановлении возбуждения обеспечивается независимо от исходного состояния (нагрузки и углового поло,тения ротора).

Сохранение пределов динамической устойчивости при 3-фазном к. з. в линии в рассмотренных анормальных режимах работы на уровне синхронного турбогенератора позволяет рекомендовать указанные режимы как резервные при авариях в системе возбуждения, а также применять при пониженной нагрузке энергосистемы (ночные часы, выходные дни) для профилактических ремонтов системы возбуждения, повышения к. п. д. генератора (за счет исключения потерь 6 системе возбуждения).

Пятая слава посвящена разработке рекомендаций по структуре систем управления и возбуждения и алгоритмам ведения резолов. ;

Особенностью АРВ АС-турбогенератора с кососимметричными системами ОВ является формирование сигналов управления в неортогональных осях (а.Ь) обмоток возбуждения. Автоматический регулятор возбуэдения АРВ-АС "классического" АС-турбогенератора формирует сигнал управления в ортогональных осях (<1,д).

Получены в общем виде математические соотношения для преобразования сигналов управления из координат (d, q) в координаты (а, Ь) обмоток возбуждения:

ufa - ufd cos( Я*/4 - ае/2) + ufq cos(JT/4 + зе/Z), ufb - ufd cos( Л* /4 + ai/2) + ufq cos(5T/4 - X./Z), где эг - угол между OR В частных случаях при ев - const это линейное преобразование.

Для реализации указанного преобразования в структуре регулятора предложена схема дополнительного преобразователя координат. Выбор коэффициентов усиления (соответствующих постоянном коэффициентам в уравнениях преобразователя) осуществляется подбором номиналов резисторов.

При применении симметрирующей обмотки с электромагнитными параметрами, отличающимися от параметров ОВ, предложено компенсировать эту разницу включением резисторов в цепи замыкания ОВ в асинхронном неуправляемом режиме.

Переход на работу от одной оси возбуждения осуществяет-ся зависанием ОВ в неисправной оси на упомянутое добавочное сопротивление.

Обратные переходы осуществляются замыканием автоматов гашения поля в цепях соединяющих ОВ с тиристорной системой возбуждения и последующим размыканием цепей, содержащих добавочные резисторы.

Разработанные алгоритмы ведения режимов АС-турбогенератора основываются на предложенных в диссертационной работе структурах систем управления и возбуждения и применимы ко всем типам турбогенераторов с кососимметричными ОЕ В заключении приведены основные выводы по работе:

1. Разработана математическая модель АС-турбогенератора с кососимметричными обмотками возбуждения на основе применения эквивалентных параметров ортогональных обмоток, которая позволяет применять апробированные методики и программы расчетов и получать результаты исследований полностью сопоставимые с результатам! подобных расчетов "классического" АС-турСогенератора, проверенных экспериментально и подтвержденных практикой.

2. Показано, что статическая устойчивость обеспечивает-

ся при постоянной настройке АРВ во всех допустимых по токовым нагрузкам режимах для АС-турбогенераторов, у которых угол взаимного сдвига обмоток возбуждения находится в пределах от 30 до 90 эл. град. Для АС-турбогенераторов со смещением ОВ на углы меньшие 30 эл. град, поддержание статической устойчивости возможно при варьируемой настройке АРВ, реализуемой на основе адаптинного управления с применением микропроцессорных систем.

3. АС-турбогенераторы с углами сдвига ОВ меньшими 90 эл. град, имеют в целом более высокий по сравнению с синхронными турбогенераторами уровень динамической устойчивости при условии равенства их м. д. с., хотя и не с ко ли и ниже, чем "классический" АО-турбогенератор. При углах между ОВ меньших 60 эл. град, происходит качественное изменение характера граничной кривой: образуется зона резкого снижения уровня устойчивости, отсутствующая у "классического" АС-турбогенератора.

4. При предъявлении высоких требований к уровню динамической устойчивости турбогенератора рекомендуется применять ОВ с взаимным смещением в диапазоне от 60 до 90 эл. град.

При отсутствии жестких требований к динамической устойчивости допустимо применять ОВ с меньшими углами сдвига, при этом турбогенератор будет обладать повышенной управляемостью и более широкой ОДР по сравнению с синхронным турбогенератором.

5. АС-турбогенераторы с кососимметричными ОВ так же, как "классические" обладают повышенной по сравнению с синхронными турбогенераторами живучестью: при отказах в их системе возбуждения обеспечиваются устойчивые переходы в длительно допустимые режимы работы на одной ОВ и без возбуждения (асинхронные неуправляемые), что позволяет не' отключать турбогенератор от сети.

6.. Предложенные структуры и принципиальные электрические схемы АРВ и систем возбуждения для АС-турбогенераторов с кососимметричными ОВ позволяют реализовать разработанные алгоритмы управления в установившихся и аварийных режимах.

7. АС-турбогенераторы с кососимметричными хЬ тнк ле, как "классические" АС-турбогенераторы позволяют отказаться

от резервирования возбуждения энергоблоков и частично либо полностью отказаться от применения импульсной разгрузки турбин.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Лабунец И. А., Лебедева Т..Е , Лохматов А. П., Шака-рян Ю. Г., Шапиро Е Л. Динамическая устойчивость АС-турбогенераторов с различными структурами системы возбуждения. -Известия АН СССР, Энергетика и транспорт, 1986, N3, с. 3-11.

2. Лабунец И. А., Лебедева Т. Е , Чевычелов Е А. , 11Ыатюк Е П. Асинхронные режимы асинхронизированных турбогенератров. . - Электрические станции, 1990, N5, с. 50-54.

3. Лабунец И. А., Лебедева Т. Е , Лохматов А. П., Чевычелов ЕА. Обеспечение живучести асинхронизированных турбогенераторов. - Информзлектро, Электротехническое производство, 1990, N11. с. 3-5.

4. Лебедева Т. Е , Лохматов А. а Перспективы создания СТЬАСТГ. - Сб. науч. тр. БНИИЭ: Исследования и испытания в электропередачах 750-1150 кВ, М., Энергоатомиздат, 1991, с. 147-153.

5. Лабунец И. А., Лебедева Т. Е Режимы АС-турбогенератора с кососимметричной системой роторных обмоток при аварийном состоянии системы возбуждения. - Деп. рук. (Информзнер-го), И3236-ЭН90 от 03. 07. 90.

(6. Лебедева Т. Е , Лабунец И. А. Динамические процессы АС-турбогенератора с кососимметричной системой роторных обмоток. - Дгп. рук. (Информэнерго), Ы3244-зн90.

7. Лабунец И. А., Лебедева Т. Е . Лохматов А. П., Пиковс-кий А. Е , Шакарян Ю. Г. Влияние состава системы |озбуждения на пределы динамической устойчивости асйнхронизированного турбогенератора. - В кн.: Современные прЬблемы энергетики: Тез. докл. Респ. н/т конф., г. Киев, 1985, р. 80-81.

8. Лабунец И. А., Лебедева Т. Е . Шакарян КХ Г. Динамическая устойчивость асинхронизированного турбогенератора типа АСТГ-800. - В кн.: Вопросы проектирования, исследования и производства мощных турбо-, гидрогенераторов и крупных

электрических машин: Тев. докл. Веесоюзн. н/т совей, , г. Ленинград, 1988, с. 5-6.

9. Лабунец И. А., Лебедева Т. К , Пиковский А. В. Основные принципы построения систем независимого возбуждения и автоматического регулирования асинхронизированных турбогенераторов мощностью 800 МВт. - Перспективы развития электромашиностроения на Украине: Тез. докл. Респ. н/т конф. , г. Харьков, 1988, с. 107.

10. Лабунец И. А., Лебедева Т. В. Переходные процессы и асинхронные режимы турбогенератора ЛСТГ-800 при потере возбуждения. -В кн.: Современные проблемы электромеханики (к 100-летию изобретения трехфазного асинхронного двигателя):Тез. докл. Всесоюзн. н/т конф., ч. 1, г. Москва, 1989, с. 140-141.

11. Лабунец И.А., Лебедева Т.Е Математическая модель асинхронизированного турбогенератора с кососимметричными обмотками возбуждения. - В кн. : Математическое моделирование в энергетике: Тез. докл. Всесоюен. н/т конф., ч. 3, г. Киев, 1990, с. 167.

12. Shapiro В., Labunets [.A., Lebedeva T. V. Development and investigation of deslnchronlzed turbogenerators: their application in power systems. - Int. Conf. on the Evolution and Modem Aspects of 5'ynchronous Machines, 27-29 August 1991, Zurich, Switzerland.

. СЕормат 1/16. Бесплатно, тир. 100 экз. Заказ Л 102

Ротапринт ВНИИЭ, Каширское шоссе, 22, корп. 3